Как устроена система отопления с естественной циркуляцией – какие бывают схемы подключения

Принцип построения отопительной системы с естественной циркуляцией

Поскольку работа системы основана на естественном стремлении нагретой среды образовывать восходящий поток, радиаторы следует располагать выше котла.

Наилучшим местом для теплогенератора в этом случае будет подвал или хотя бы цокольный этаж.

За неимением таковых в полу можно сделать углубление для установки котла.

Так поступают не только в частных домах, но и в квартирах с автономным отоплением: срезают небольшой участок напольного покрытия вместе со стяжкой, так чтобы котел можно было установить прямо на плиту.

Наилучшим образом естественной циркуляции способствует так называемый разгонный коллектор – вертикальный участок трубопровода, поднимающийся сразу от котла до самого потолка. Далее труба прокладывается под потолком, а в соседнем помещении делается опуск к радиаторам.

Минимальная высота разгонного коллектора относительно верха котла составляет 1,5 м. При этом необходимо помнить, что между верхней точкой коллектора и потолком должно оставаться пространство для расширительного бачка, если в качестве последнего используется открытая емкость (этот элемент «обязан» располагаться в наивысшей точке контура).

При низких потолках бачок приходится выносить на чердак (он должен быть утеплен, иначе вода замерзнет), либо система делается в закрытом исполнении – с мембранным расширительным баком, который можно устанавливать на любом уровне.

Следует отметить, что закрытая система, хоть и обходится несколько дороже, является более предпочтительной по следующим причинам:

  • Значительно сокращаются теплопотери через расширительный бак.
  • В отличие от открытой, закрытая система не требует регулярного развоздушивания.
  • Уменьшается объем расширителя, а значит и тепловая инерция системы.

Очевидно, что наличие второго этажа позволяет сделать разгонный коллектор особенно эффективным, поэтому обеспечить естественную циркуляцию теплоносителя в двухэтажном доме гораздо проще, чем в одноэтажном.

При монтаже системы следует придерживаться некоторых правил:

  1. Горизонтальные участки труб в отопительном контуре обязательно должны иметь уклон по ходу теплоносителя от 1 см (на протяженных участках) до 5 см (на коротких) на 1 м длины
  2. При сооружении гравитационной системы отопления следует всеми силами стараться уменьшить гидравлическое сопротивление контура. С учетом этого требования следует выбирать и радиаторы. Наиболее подходящими являются чугунные приборы, имеющие наибольший просвет. Выбирая какой-либо другой тип, следует удостовериться, что диаметр внутреннего канала составляет хотя бы ¾».
  3. Наименьшим гидравлическим сопротивлением обладают полимерные трубы – они имеют гладкую стенку и не зарастают накипью. Но металлопластиковые лучше не применять, так как устанавливаемые на них фитинги существенно уменьшают проходное сечение. Наилучший вариант – полипропиленовые трубы (рабочая температура – 70 градусов) или из сшитого полиэтилена (могут эксплуатироваться при 95 градусах).
  4. Если в контуре имеются разветвления, то после каждого из них следует применять трубу на размер меньше. При схождении контуров в обратку диаметр, наоборот, постепенно увеличивают.

Поскольку основная идея данной системы состоит в энергонезависимости, котел также должен обходиться без подключения к электричеству. Такие модели имеются у многих производителей, например, Bertta, Stropuva, Buderus, а также российских «Энергия», «Огонек», «Конорд».

Пластик нельзя устанавливать только при наличии твердотопливного котла. В этом случае применяют стальные трубы, а шероховатость их внутренней поверхности компенсируют увеличением диаметра.

Рекомендации по монтажу

При обустройстве однотрубной системы отопления требуется, несмотря на ее простоту, выполнять все этапы работы внимательно и грамотно, учитывая все нюансы и особенности конструкции.

Чтобы все было сделано правильно, стоит воспользоваться следующими рекомендациями:

Заключение

В итоге можно сказать, что однотрубная система отопления при всех ее достоинствах совершенно не подходит для больших и многоэтажных домов. К тому же, несмотря на простоту и низкую стоимость, такая система вызывает немало проблем и требует внимательного подхода при обустройстве. 

Однотрубный контур

Однотрубная система отопления с естественной циркуляцией не относится к эффективным. Она не подходит для прогрева помещений двухэтажного дома и применяется в одноэтажных зданиях небольшой площади.

Теплоноситель проходит по разгонному участку трубопровода вертикально вверх, затем попадает в трубу, которая ведет к горизонтальному трубопроводу, последовательно соединяющему радиаторы отопления. От крайнего радиатора остывший теплоноситель возвращается напрямую в котел.

При такой схеме подключения приборов отопления температура радиаторов снижается по мере удаления от подающего стояка – это серьезный недостаток системы. Чтобы повысить эффективность, используют байпасы – соединяют перемычками подающую трубу в тех местах, где подключены радиаторы. Это способствует более равномерному прогреву помещений.

К преимуществам однотрубной системы относятся простая конструкция, минимальные финансовые расходы на ее монтаж. Кроме того, не требуется монтировать трубы под потолком, ухудшая интерьер помещения.

Однотрубная горизонтальная схема даже при условии точных расчетов редко оправдывает себя, если речь не идет об отоплении двух-трех небольших помещений одноэтажного дома. В остальных случаях ее модернизируют, добавив циркуляционный насос.

Отопительные котлы

Схема принудительного отопления для частного дома не может обойтись без отопительного оборудования, в качестве которого может выступать котел одного из следующих видов:

  1. Газовые. Наиболее распространенный вариант. Для установки газовых котлов нужна подведенная магистраль, а процесс установки обходится достаточно дорого. Впрочем, на этом недостатки заканчиваются – работающие на газе котлы обходятся дешевле всех остальных в эксплуатации, и внимания они к себе не требуют.
  2. Электрические. Менее распространенный и сравнительно недорогой вид котлов. Самым большим недостатком подобных устройств является стоимость электроэнергии и ее расход – в конечном итоге затраты на отопление оказываются чрезмерно велики.
  3. Жидкотопливные. Довольно экономичный вид котлов, но назвать его лидером по данному параметру нельзя. В качестве топлива обычно используется солярка, что, с одной стороны, обходится сравнительно недорого, но с другой стороны – ее придется периодически доливать, поэтому оставить котел без внимания будет невозможно.
  4. Твердотопливные. Такие котлы обходятся недорого, да и стоимость твердого топлива (угля, дров и пеллет) сравнительно невелика. Разумеется, для поддержания рабочей температуры придется постоянно закладывать новую порцию топлива – то есть в эксплуатации твердотопливные котлы довольно неудобны.

Чтобы схема отопления частного дома с принудительной циркуляцией была достаточно эффективной, нужно еще на этапе ее проектирования рассчитать необходимую мощность котла. Лучше всего будет обратиться к специалистам, но при большом желании можно выполнить эту работу и самостоятельно – например, воспользовавшись онлайн-калькулятором. Существует и методика, позволяющая рассчитать приблизительное значение мощности, согласно которой, на отопление каждых 10 кв.м. помещения требуется 1 кВт тепловой энергии.

2.1. Двухтрубные системы отопления с верхней разводкой

Вода из котла поднимается вверх по подающему трубопроводу и далее поступает по стоякам и подводкам в отопительные приборы (рис. 3-5). Горизонтальные магистрали прокладываются с уклоном. От отопительных приборов вода по обратным подводкам и стоякам поступает в обратный трубопровод и из него в котел.

Рис. 3. Схема двухтрубной водяной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды

Рис. 4. Схема двухтрубной водяной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией воды: 1 — котел; 2 — главный стояк; 3 — подающая магистраль; 4 — горячие стояки; 5 — обратные стояки; 6 — обратная магистраль; 7 — расширительный бак

Каждый отопительный прибор данной системы отопления (рис. 4) обслуживается двумя трубопроводами — подающим и обратным, поэтому такая система называется двухтрубной. Подпитку воды в систему осуществляют от водопровода, а если его нет, то воду заливают вручную через отверстие расширительного бака. Подпитку отопительной системы из водопровода лучше делать в обратную магистраль, так как холодная вода из водопровода будет смешиваться с относительно горячей водой обратной магистрали и повышать ее плотность, увеличивая циркуляционный напор на время подпитки.

Системы отопления с естественной циркуляцией делают одно- и двухконтурными (рис. 5). В одноконтурных системах котел устанавливают в начале контура, а трубную разводку делают справа или слева от него, опоясывая по периметру весь дом или квартиру, при этом длина кольца по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше до 20 м). Чем длиннее кольцо, тем больше в нем гидравлические сопротивления (силы трения внутри трубы). В двухконтурных системах котел размещают в центре, а трубную разводку (контуры колец) — в обе стороны от котла, общая длина труб по горизонтали не должна превышать 30 м (лучше – до 20 м). Чтобы получить гидравлически сбалансированную систему, длины колец двухконтурной системы и количество секций радиаторов надо делать примерно одинаковыми.

В зависимости от направления движения теплоносителя в магистральных трубопроводах системы отопления могут быть тупиковыми и с попутным движением воды.

Рис. 5. Схема двухтрубной системы отопления с верхней разводкой и естественной циркуляцией теплоносителя

В тупиковых системах отопления движение горячей воды в подающей магистрали противоположно движению остывшей воды в обратной магистрали. В этой схеме длина циркуляционных колец неодинакова, чем дальше от котла расположен отопительный прибор, тем больше протяженность циркуляционного кольца.

В тупиковых системах добиться одинаковых сопротивлений в коротких и более отдаленных циркуляционных кольцах трудно, поэтому отопительные приборы, близко расположенные к главному стояку, будут прогреваться гораздо лучше, чем удаленные от него. А при малой тепловой нагрузке ближайших к главному стояку циркуляционных колец их гидравлическая увязка становится еще сложнее.

В системах отопления с попутным движением воды все циркуляционные кольца имеют длину протяженность, поэтому стояки и отопительные приборы работают в одинаковых условиях. В таких системах независимо от расположения отопительного прибора по горизонтали в отношении главного стояка их прогрев будет одинаковым. Однако системы отопления с попутным движением воды применяют ограниченно, так как часто при проектировании реальных отопительных систем, учитывающих планировку дома, оказывается, что при монтаже потребуется большее количество труб, чем для тупиковых систем. Поэтому такие системы используют в тех случаях, когда в тупиковой системе невозможна увязка циркуляционных колец между собой.

Чтобы расширить применение тупиковых систем, сокращают протяженность магистралей и вместо одного контура большой длины делают два коротких контура или несколько. В таких случаях обеспечивается лучшая горизонтальная регулировка системы. Балансировку (гидравлическую увязку) отопительных колец контура начинают еще на стадии проектирования системы отопления. Чтобы она работала равномерно, все кольца контура должны иметь примерно одинаковые гидравлические сопротивления, то есть кольцо, расположенное близко к главному стояку, должно иметь почти такое же сопротивление, как и кольцо, удаленное от главного стояка, а сумма гидравлических сопротивлений всех колец не должна превышать величины циркуляционного напора. Иначе циркуляции теплоносителя в системе может не быть.

Выбор схемы водяного отопления дома

Пример схемы водяного отопления одноэтажного дома

Установка водяного отопления считается одним из оптимальных способов поддержания комфортной температуры в доме. При этом у владельца есть выбор — двухтрубная система отопления одноэтажного дома или однотрубный аналог. Также нужно учитывать и другие нюансы организации этого типа теплоснабжения.

Сначала необходимо определиться – будет ли это схема отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией или и с принудительной. В первом случае движение теплоносителя осуществляется за счет его температурного расширения. Такой способ актуален только для небольших схем отопления. Если же общая площадь дома превышает 60 м² — рекомендуется установка циркуляционного насоса.

Насосный узел отопления

В таком случае не возникнут проблемы, которые имеет водяное отопление одноэтажного дома с естественной циркуляцией:

  • Неравномерное распределение тепла по радиаторам и батареям;
  • Обязательная установка труб больших диаметров (40 мм) для уменьшения потерь за счет трения воды о внутреннюю поверхность магистрали;
  • Инертность системы. Большое время нагрева, обусловленное медленным повышением температуры теплоносителя.

Однако схема отопления одноэтажного частного дома с насосом также имеет один недостаток – зависимость от электроснабжения. Но в этом случае при правильной обвязке насоса можно легко сделать схему отопления одноэтажного дома с естественной циркуляцией.

Если же необходима постоянная работа насоса – можно в систему добавить блок бесперебойного питания.

Однотрубная разводка отопления в одноэтажном доме

Однотрубная схема отопления

Это один из самых экономных способов теплоснабжения. Преимущество однотрубной системы отопления одноэтажного дома заключается в установке только одной линии магистрали, к которой последовательно подключаются радиаторы и батареи.

При этом нужно учитывать особенности этой схемы разводки. Она реализуется в домах с небольшой площадью. Если общая протяженность магистрали превышает 30м, то устанавливать однотрубную систему отопления одноэтажного здания не рекомендуется. Теплоноситель будет остывать, доходя до последних радиаторов в цепочке. Чуть большей максимальной протяженностью обладают схемы с циркуляционным насосом – до 50 м.

Байпас в обвязке радиатора

Что нужно учитывать во время проектирования однотрубного отопления в одноэтажном частном доме своими руками?

  • Возможность прокладки труб в труднодоступных местах;
  • Для гравитационной системы обязательно необходимо соблюдать уклон магистралей. Он должен составлять 3-4 мм на 1 м.п. трубопроводов;
  • Минимальное количество поворотных и разделительных узлов. Это снизит гидравлическое сопротивление при движении теплоносителя.

При установке радиаторов отопления одноэтажного дома своими руками необходимо сделать байпасы.

Кроме этих факторов следует правильно расположить котел относительно других отопительных приборов. Он должен находиться в самой низкой точке системы.

Двухтрубная схема теплоснабжения дома

Двухтрубные отопительные схемы

Практически все схемы отопления одноэтажного дома с двухконтурным котлом реализовываются на основе двухтрубной системы. Она отличается от вышеописанной наличием второй магистрали, по которой течет остывший теплоноситель. Подключается к обратному патрубку котла для повторного нагрева воды.

В этой схеме водяного отопления одноэтажного дома подключение радиаторов происходит параллельно. Т.е. от подающей магистрали к каждому прибору отводится соединительный патрубок. Подобная система характеризуется такими особенностями эксплуатации и проектирования:

  • Увеличение количества расходных материалов для монтажа обратного трубопровода;
  • Равномерное тепловое распределение по всем радиаторам;
  • Возможность ремонта или замены батареи без отключения всей системы;
  • При правильном расчете схемы отопления одноэтажного дома с двухконтурным котлом можно увеличить протяженность системы, установив новые трубы и радиаторы. Но при этом мощность котла должна обеспечить должный уровень нагрева теплоносителя.

Для двухтрубной системы отопления одноэтажного дома обязательно выполняется расчет основных параметров – диаметра труб, гидравлического и теплового распределения. Без этого система может работать недостаточно эффективно.

Основные виды гравитационной системы отопления

Различается 4 типа самоциркулирующейся конструкции с гравитационным течением теплоносителя. Выбор варианта зависит от требований хозяина по производительности отопления, материала строения, утепления дома и прочих нюансов.

Определяя, какое лучше делать водяное отопление в частном доме без насоса, требуется выполнить несколько расчетов, принять во внимание технические характеристики источника тепла, просчитать диаметр трубы и составить проект

Закрытая система

Принцип работы такой:

  • Нагрев теплоносителя приводит к вытеснению воды из контура отопления. Под воздействием повышенного давления жидкость перемещается в закрытый расширительный бак с мембраной.
  • В этом баке одна половина заполнена газом, вторая – пустая. Пустая половина заливается прогретым теплоносителем, что приводит к сжатию газообразного вещества.
  • Как только вода остывает, газ снова расширяется и выталкивает из бака воду.

Простое решение пока не набрало популярность, однако возможность полной автономности и поддержания оптимального давления в трубах – явные плюсы варианта, которые пригодятся хозяевам частных домов небольшой площади. Минус конструкции в повышении объема емкости при необходимости прогревать большие помещения, поэтому закрытая система в основном используется в домах площади до 40 м2.

Открытая система

Этот вариант отличается от закрытого лишь конструкцией расширительного бака. Схему можно увидеть в старых строениях, где бак установлен под кровлей или потолком жилого помещения. Емкость можно сделать самостоятельно, но при такой схеме есть риск завоздушивания радиаторов, что снижает эффективность работы системы. Кроме того, кислород в воде приводит к образованию коррозии, появлению дефектов внутри труб и быстрому выходу элементов из строя.

Двухтрубная система

Особенности конструкции:

  1. Прокладывается 2 трубы – одна для подачи теплоносителя, вторая для обратки. Подающий трубопровод соединяется входным отводом, обратный подводкой стыкуется с баком и батареей.
  2. Двухтрубная схема систем отопления частного дома с естественной циркуляцией обеспечивает равномерное распределение тепла по помещению.
  3. Нет необходимости добавлять секции батарей, расположенных далеко от бака, чтобы гарантировать прогрев комнаты.
  4. Для контура выбираются трубы меньшего диаметра, регулировать интенсивность подачи теплоносителя и уровень нагрева намного проще.

В 2-х трубной системе можно допустить некоторые отклонения от параметров уклона труб, причем это не скажется на скорости транспортировки теплоносителя. Выполнить работы по силам домашнему мастеру, ошибки в расчетах устраняются в процессе обустройства конструкции.

Однотрубная система

Это простая горизонтальная схема выкладки с одной трубой, которая подключена последовательным образом ко всем батареям. Подача носителя через верхний отвод – отток через нижний, таким образом, вторая батарея получает чуть более остывший носитель, третья – еще более прохладный. От крайнего радиатора обратка возвращается в бак для прогрева.

Обустроить такую самотечную систему не представляет труда, но если количество радиаторов более 3-5 шт., однотрубная система не является целесообразной. Даже если увеличить количество секций последней батареи, температура носителя слишком мала, чтобы обеспечить равномерность отопления.

К достоинствам схемы относят простоту монтажа, экономию средств, а недостаток наблюдается только при установке одной трубы в больших комнатах. Сформировать однотрубную схему в 2-х и более этажных строениях без насоса нельзя – велик риск допустить ошибку в уклонах трубопроводов, из-за чего теплоноситель не будет транспортироваться с нужной скоростью, и строение останется без отопления.

Двухтрубная система отопления

 В этой системе теплоноситель проходит цикл нагревателя к радиаторам и обратно.

В такой системе два трубопровода: по первому передается и распределяется горячий теплоноситель, а по второму – в котел возвращается  охлажденная жидкость.

Двухтрубная система так делится на вертикальную и горизонтальную.

Плюсы вертикальной системы— при использовании не возникают воздушные пробки, что, правда, делают такое подключение более дорогим. С помощью этой системы можно присоединить каждый этаж к отдельной магистрали.

Для больших частных домов чаще всего используется горизонтальная отопительная система. Здесь батареи подключаются к горизонтальному трубопроводу.

Воздушные пробки выходят с помощью кранов Маевского. Такая система отопления так же делится на системы с нижней и верхней разводкой.

В горизонтальной системе с нижней разводкой нагретый трубопровод расположен в подвале, а обратный стояк расположен еще ниже.

Чтобы улучшить циркуляцию котел устанавливают ниже уровня радиаторов, а еще ниже котла расположен обратный стояк. Чтобы вывести воздух из сети, в контур включают верхнюю воздушную линию.

В системе отопления с верхней разводкой верхний трубопровод проходит на чердаке, если у здания покатая крыша.

Преимущество двухтрубной системы отопления – это установка автотерморегуляторов отопления, что дает полную возможность регулировки температуры в отдельных комнатах.

Сюда же отнесем независимость работы устройств цепи, которую  обеспечивает особая коллекторная система.

Отличие двухтрубной от однотрубной системы в том, что в первую можно подключать дополнительные батареи уже после подключения основных, а также возможность продлевания в вертикальных и горизонтальных направлениях.

В отличие от однотрубной, здесь так же можно легко исправить допустимые ошибки.

Недостатки этой системы минимальны, если Вы обладаете достаточным количеством материальных средств и имеете возможность вызвать мастера.

Монтаж системы отопления с нижней горизонтальной разводкой трубопровода

Эта система позволяет располагать бак открытого типа в удобном теплом месте. Также, есть возможность совмещать расширительный и расходный баки позволяют Вам пользоваться горячей водой непосредственно из самой системы отопления.

В системах с принудительной циркуляцией для уменьшения расхода труб, отводящий и подающий стояки расположены на уровне первого.

  1. Угловые фитинги в направлении вниз монтируются на патрубках котла.
  2. На полу, вдоль стен монтируются две ветки труб. Одна ветка присоединена к подающему выходу котла, а другая на принимающий выход.
  3. Под каждыми отопительными устройствами ставятся тройники, соединяющие их с трубами.
  4. Экстенсивный бак устанавливается в верхней части подающей трубы.
  5. Ко входу нагревательного бака подключается насос, а к насосу подключается свободный конец отводящей трубы.

Монтаж системы отопления с верхней горизонтальной разводкой

 Недостатки такой системы состоят в том, что экстенсивный бак устанавливается вне теплого помещения на потолочном перекрытии.

  1. К выходящему из котла патрубку присоединяют угловой фитинг, чтобы развернуть трубу вверх.
  2. С помощью тройников и уголков монтируют верхнюю ветку, а тройники прикрепляют над отопительными устройствами.
  3. Тройники спаивают с верхним патрубком, а в точке пересечения ставят перекрывающий вентиль.
  4. После чего, на цокольном этаже, соединяют нижнюю ветку отводящей трубы, которая собирает в себя все, идущие из нижних батарей, трубы.
  5. В циркулярный насос устанавливают свободный конец отводящей трубы, который монтируют в принимающий патрубок.

Из чего состоит система и как она работает

Чтобы тепло поступало от котельной к приборам отопления, в водяной системе используется посредник – жидкость. Теплоноситель такого типа перемещается по трубопроводу и нагревает помещения в доме, причем все они могут иметь разную площадь. Этот фактор делает популярной подобную систему отопления.

Движение теплоносителя может осуществляться естественным путем, в основе циркуляции лежат принципы термодинамики. Благодаря разной плотности холодной и нагретой воды и уклону трубопровода вода движется по системе.

Одним из важных элементов системы отопления является открытый расширительный бачок, сюда поступает лишняя нагретая жидкость. Именно этот элемент стабилизирует давление теплоносителя. Главное условие – бак следует располагать в самой верхней точке отопительной системы.

Открытое теплоснабжение функционирует по следующей схеме:

  • В котле нагревается вода и подается к приборам отопления в каждое помещение дома.
  • На обратном пути лишняя жидкость уходит в расширительный бак открытого типа, ее температура понижается, и вода обратно возвращается в котел.

Системы отопления однотрубного типа подразумевает использование одной магистрали для подачи и обратки. Двухтрубные системы имеют независимую подающую и обратную трубу. При решении самостоятельно монтировать зависимую систему отопления лучше выбрать однотрубную схему, она более проста, доступна и имеет элементарную конструкцию.

Однотрубное теплоснабжение состоит из следующих элементов:

  • Котел отопления.
  • Батареи или радиаторы.
  • Расширительный бачок.
  • Трубы.

Упрощенная схема подразумевает использование вместо радиаторов трубы сечением 80-100 мм, но следует учитывать, что такая система менее эффективна в эксплуатации.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий